所有材料的统称。
无机非金属材料
胶凝材料
天然材料
玻璃
陶瓷
气硬性胶 水硬性胶 凝材料 凝材料
普通 玻璃
特种 玻璃
普通 陶瓷
特种 陶瓷5
0.1.3 无机非金属材料的特性
在晶体结构上，无机非金属材料组成元素之间的化学键
主要为离子键或离子-共价混合键。与化学键为金属键的金属
材料和共价键的有机高分子材料相比，无机非金属材料有以下
无机非金属与有机复合：玻璃钢、聚合物砼、沥青混合料等
金属材料与无机非金属材料复合：钢纤维砼等
金属材料与有机材料复合：轻质金属夹芯板
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国家标准 GB
三 行业标准
.
专业标准
技
术 地方标准
标 DB
准
企业标准 QB
建工JG
交通JT 建材JC 冶金YB 石化SH
…
标准构成—①标准代号 ②标准顺序
号 ③发布年代
课程的目的与任务：加强学生的基础知识，拓宽知识面，全面
系统地建立无机非金属材料工艺知识体系，
培养智能型与复合型人材。
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0 绪论
0.1 材料及无机非金属材料的定义与分类
0.1.1 材料的定义与分类 从广义的角度，材料定义为能够用以加工有用物质的物质。 材料分类 按性能、使用用途分类： 结构材料（受力，承载） 功能材料（半导体，超导体，以及光、电、声、磁、应力转换等）
金属材料 非金属材料
黑色金属：钢、铁、不锈钢等 有色金属：铝、铜等其他合金
天然石材：砂、石及石材制品等 烧土制品：砖、瓦、玻璃等 胶凝材料：石灰、石膏、水泥、水玻璃等 砼及硅酸盐制品：砼、砂浆及硅酸盐制品
植物材料：木材、竹材等 沥青材料：石油沥青、煤沥青、沥青制品等 高分子材料：塑料、涂料、胶粘剂等
特征： 具有复杂的晶体结构
没有自由电子
高熔点
高硬度
较好的耐化学腐蚀性
绝大多数是绝缘体
制成薄膜时大多是透明的
一般具有低导热性
大多数情况下变形微小
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0.1.4 无机非金属材料生产过程的共性与个性
（1）原料 无机非金属材料的生产以铝硅酸盐（粘土、长石等）原料、
硅质（石英砂等）原料、石灰质原料、铝质原料等为主。 主要化学成分：CaO、SiO2、Al2O3、Na2O等。
空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等散粒或纤维 材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，统称为水泥。
水泥的分类
按用途和性能分类
通用水泥：一般土木建筑工程通常采用的水泥； 专用水泥：专门用途的水泥。
特性水泥：某种性能比较突出的水泥。
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按组成分类：
硅酸盐水泥系列 铝酸盐水泥系列 氟铝酸盐水泥系列 硫铝酸盐水泥系列 铁铝酸盐水泥系列 其它:如 无熟料、少熟料水泥
可与纤维、聚合物等多种有机、无机材料匹配。
制得各种水泥基复合材料，充分发挥材料潜能。
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0.2.2 玻璃 玻璃的定义
玻璃是由熔融物冷却、硬化而得到的非晶态固体，其 内能和构形熵高于相应的晶体，从熔融态转变为固态时有 一定的转变温度Tg。
玻璃结构为短程有序，长程无序。
玻璃的特性：
透明，坚硬，良好的耐蚀、耐热、电学和光学性质；
卤化物玻璃 硫族化学物玻璃
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按用途分类
建筑玻璃 日用轻工玻璃 仪器玻璃 光学玻璃 电真空玻璃
玻璃还可以按性能分类，一般用于一些专门用途、具有 某一方面的特定性能的玻璃。
如光学特性玻璃、热学特性玻璃、耐高温玻璃；导电玻璃、半导体玻璃、 超导玻璃；力学方面的高强玻璃、耐磨玻璃；化学稳定性方面的耐碱玻璃、 耐酸玻璃等。
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陶瓷的基本特性与特点
陶瓷的显微结构由结晶相、气孔和玻璃相组成。陶瓷材料 的离子键、共价键赋予该种材料许多优良的性能：
较高的弹性模量 强度高，抗压强度远远大于抗拉强度 耐磨性能良好 好的耐久性，如耐腐蚀、耐高温、抗氧化 硬度高 优良的电绝缘性能
此外陶瓷的脆性大，理论强度高，但实际强度较低，这是
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图0-2-3 R2O-SiO2系统玻璃的弹性变化
1-Li2O；2-Na2O；3-K2O
37
谢谢大家！
Thank you for
your attention！
38
Questions
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作业——注明班级、姓名、学号） 1、什么是材料，材料如何分类？ 2、无机非金属材料的定义与分类？ 3、水泥、玻璃、水泥的定义、特征与分类？
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（3）水泥的基本特性
作为水硬性胶凝材料的水泥具有以下特性：
水泥浆具有良好的可塑性，与其它材料混合后的混和物可拥有
适宜的和易性。
较强的适应性。
较好的耐侵蚀、防辐射性能。
硬化后的水泥浆体具有较高的强度，且强度随龄期的延长而逐
渐增长。
良好的耐久性。
通过改变水泥的组成，可适当调整水泥的质量。
（2）原料的破碎
无机非金属材料生产所用的主要原料，绝大多数是质地坚 硬的大块状物料，为了均化、烘干、配料等工艺过程的需要进 行破碎。
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（3）粉体制备 粉体具有较高的比表面积，一定的形状及一定范围的颗粒
级配，同时在粉体制备过程中，物料得到进一步均化，这些因 素对产品的产量、质量有着极为重要的影响。
粉体制备主要应用于水泥和陶瓷生产过程。
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硅酸盐材料 • 沙石、黏土、石英、石棉、陶瓷、玻璃
、水泥 • 硅酸盐材料大多具有稳定性强、硬度高
、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等 特点。
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1.1 水泥
• 硅酸盐中用量最大的是水泥，建筑工程都 离不开它。水泥具有水硬性，加水搅拌静 置后就凝固变硬。它不仅能在空气中凝结 硬化，而且能在水中继续硬化并提高强度 。
号
例如：
④标准名称
《聚氨酯建筑密封膏》JC/T 482—2003
分： 强制性 推荐性 如：
GB GB/T
④ ①② ③ 标 标标 发 准 准准 布 名 代顺 年 称 号序 代
号号 43
一、无机非金属材料
一、硅酸盐材料 1.陶瓷 2.玻璃 3.水泥
二、特殊无机非金属材料 1.半导体材料 2.特种陶瓷 3.单晶硅 4.光导纤维
中硬化，如石灰、
胶凝材料分类石膏等。 有机胶凝材料，如沥青，各种树脂等。
按组成物质分类
水硬性胶凝材料
无机胶凝材料 10 气硬性胶凝材料
用石灰、石膏 作为胶凝材料
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水泥的发明
19世纪初（1810~1824年），用人工配合粘土与石灰石 经煅烧、磨细以制造水硬性胶凝材料已经开始组织生产。 1824年，英国人阿斯普丁将粘土与石灰石配合烧制成块（熟 料），再经磨细而成水硬性胶凝材料，加水拌和后能硬化制 成人工石，并具有较高强度，其外观与当时建筑上常用的英 国波特兰岛上出产的岩石相似，故称之为“波特兰水泥” （Portland Cement)，并于1824年10月21日首先获得该产品 的专利权。
3
按化学组成和显微结构特点分类：
材料
金属材料 无机非金属材料 有机高分子材料 复合材料
大坝
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0.1.2 无机非金属材料的定义与分类
无机非金属材料
以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、
硼化物、以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐和非氧化物
等物质组成的材料，是除金属材料和有机高分子材料以外的
合成与制备
性能
组成
结构
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典型生产工艺流程
机械化立窑水泥生产工艺流程图
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典型生产工艺流程
回转窑水泥生产工艺流程图
31
典型生产工艺流程
玻璃类（浮法）
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典型生产工艺流程
陶瓷（釉面砖类）
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典型生产工艺流程
碳素材料类
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图0-2-1 物质内能与体积随温度的变化
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图0-2-2 不同冷却速度下玻璃的比容与温度的关系
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计划学时：48学时 参考教材：《水泥工艺学》 沈威等编著，武汉工业大学出版社
《玻璃工艺学》 西北轻工业学院主编，中国轻工业出版社 《陶瓷工艺学》 华南工学院等合编 课程要求：具有扎实的基础知识。 全面系统地掌握无机非金属材料的基本概念、
基本理论、制备原理、生产过程的共性与个性 及无机非金。
水泥煅烧 陶瓷烧结
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玻璃熔融
0.2 典型无机非金属材料
0.2.1 胶凝材料
（1）胶凝材料的定义与分类
胶凝材料定义 凡能在物理、化学作用下，从浆体变成坚拌 气水中固后硬的既化石能又状在能体空在 ，
并材能料胶，结又其称拌中他胶水硬物结后化料料只而而。能不在 能具空 在有气 水一定机械强度的物质水，中硬统泥化称。，为如胶水凝
图5-15 长江三峡大坝
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水泥种类、制作、主要成分
• 水泥种类很多，改变原料成分和配比可制成 性质、用途不同的各种水泥。
• 以石灰石和黏土为主要原料，按一定比例混 合磨细后在水泥回转窑中煅烧，冷却后加入 适量石膏磨成细粉，就是普通水泥。
• 普通水泥的主要成分是硅酸三钙（ 3CaO•SiO2）、硅酸二钙（2CaO•SiO2）和 铝酸三钙（3CaO•Al2O3）。
通过调整化学组成，并结合各种工艺方法可大幅度调整玻璃的和物理
化学性能；
能够用多种成型制成各种形状和大小的制品；
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通过焊接和粉末烧结等加工方法制成形状复杂、尺寸严格的器件。
玻璃的通性
（1）各向同性 在任何方向上都具有相同的性质。
（2）介稳性 玻璃态物质比相应的晶态物质含较大的内能，它不是处于
能量最低的稳定状态，而是处于介稳状态。 （3）无固定熔点
玻璃态物质由固体转变为液体是在一定温度区域内进行的。 （4）固态和熔融态间转化的渐变性和可逆性（图0-2-1、图0-2-2） （5）性质随成分变化的连续性和渐变性（图0-2-3）